Hibaelhárítási technológia alkalmazása 15 kV külső vákuumautomatikus átkapcsolók esetén

A statisztikák szerint a légvezetékes távvezetékeken fellépő hibák túlnyomó többsége átmeneti jellegű, a maradandó hibák aránya kevesebb, mint 10%. Jelenleg a középfeszültségű (középfesz.) elosztóhálózatok általánosan 15 kV-os kültéri vákuumos automatikus megszakítókapcsolókat használnak szakaszolókkal összehangolva. Ez a rendszer lehetővé teszi az áramellátás gyors helyreállítását átmeneti hibák után, és maradandó hibák esetén leválasztja a hibás vonalszakaszt. Ezért elengedhetetlen az automatikus ismétlezőkapcsolók vezérlőinek működési állapotának figyelemmel kísérése a megbízhatóságuk növelése érdekében.

1. Műszaki kutatás áttekintése (belföldi és nemzetközi)

1.1 Az automatikus ismétlezőkapcsolók besorolása
Az automatikus ismétlezőkapcsolók két fő csoportba sorolhatók: áramtípusú és feszültségtípusú. Az áramtípusú ismétlezőkapcsolók rögzítik a hibás áramot, ennek megfelelően kikapcsolnak, majd automatikusan visszakapcsolnak – általában egytől háromig terjedő újrapróbálkozási kísérlettel. Ezek egyszerre működnek védelmi eszközként és ismétlezőkapcsolóként. A hibaizoláció fokozatosan halad a legtávolabbi, lefelé irányuló szakasztól kezdve, amíg a hibás szakasz azonosításra nem kerül. Ugyanakkor ez a módszer többször is kiteti a hálózatot hibás áram ismételt bekapcsolásának, ami jelentős terhelést okoz. Továbbá minél több vonalszakasz van, annál több ismételt bekapcsolás szükséges, és annál hosszabb az összes helyreállítási idő. Ennek következtében az ilyen rendszerek általában nem haladják meg a három szakaszt, és elsősorban elágazó vagy sugárirányú táplálásra alkalmasak.

A feszültségtípusú ismétlezőkapcsolók a feszültség megszűnésére kapcsolnak ki, és előre beállított késleltetés után kapcsolnak vissza, ha a feszültség visszatér. Ebben a sémában a transzformátorállomás tápláló áramkör-megszakítójának kétszer kell ismételten bekapcsolnia ahhoz, hogy befejezze a hiba izolálását és az ellátás helyreállítását: az első visszakapcsolás a szakaszolókapcsolók számán alapulva azonosítja a hibás szakaszt, ezt követően a hibához közeli kapcsolók zárolódnak a hiba leválasztása érdekében; a második visszakapcsolás pedig a hibamentes szakaszok ellátását állítja helyre. Mivel az áramerősségi túláramvédelem a transzformátorállomás tápláló megszakítójára támaszkodik, ez a megoldás kevésbé alkalmas hosszabb tápláló vonalakra. Azonban a növekvő rendszerkapacitással ez a korlátozás fokozatosan csökkent. Így a feszültségtípusú ismétlezőkapcsolók rövid sugárirányú vagy gyűrűs hálózatokra alkalmasak, és alapvető automatizálási funkciókat biztosítanak.

1.2 A hagyományos tesztelési módszerek problémái
Gyártási tűrések és hosszú távú üzemelés során fellépő mechanikai kopás miatt az automatikus ismétlezőkapcsolók hibás működést vagy téves működést mutathatnak. A jelenlegi tesztelési módszerek elsősorban manuális ellenőrző berendezésekre támaszkodnak, amelyek magas befektetési költségekkel járnak.

1.3 A jelenlegi kutatási helyzet és fejlődési irányok (belföldi és nemzetközi)
15 kV-os középfeszültségű kültéri vákuumos automatikus áramkör-ismétlezőkapcsolók esetében Kínában elsősorban offline, időszakos karbantartási módszereket alkalmaznak, beleértve szigetelési ellenállás-mérést, vezérlőkör szigetelési ellenállás-mérést és váltakozó áramú szigetelési próbafeszültség-teszteket. Ezek a hagyományos módszerek több hátránnyal is bírnak: a vizsgálóberendezések nagy méretűek és nehezen szállíthatók; a vizsgálatok gyakran magassági munkát igényelnek, ami biztonsági kockázatokat jelent; a folyamat nagy mennyiségű emberi erőforrást és anyagi forrást igényel. Komplex, integrált diagnosztikai rendszerek valódi terepi műveletekben még mindig ritkán kerülnek alkalmazásra.

Jelentős előrelépés történt a 15 kV-os középfeszültségű kültéri vákuumos automatikus áramkör-ismétlezőkapcsolók vezérlőszintű diagnosztikájában. A modern automatikus analizátorok mára széleskörűen elterjedtek. Ezek az eszközök egyszerű, szabványos interfészek révén csatlakoznak, különböző gyártók ismétlezőkapcsolói között „csatlakoztass és menj” kompatibilitást biztosítva. A vezérlőbe irányított áramjelek injektálásával az analizátor méri a kulcsfontosságú válaszokat, például az Idő-Áram Jelleggörbék (TCC) és a vezérlési sorrendek. Pontos szabályozást nyújt az injektált áram hullámformájára, időzítésére és amplitúdójára, és pontosan rögzíti a vezérlő reakcióját – mikroszekundum szintű időfelbontással. A rendszer teljes tesztsorozatot automatizálhat, és azonnal megjelenítheti a szöveges eredményeket, beleértve a kikapcsolási parancsokat, visszakapcsolási műveleteket, visszaállításokat, zárolásokat és az ezekhez tartozó időbélyeggel ellátott naplókat.

Az intelligens hibadiagnosztikával kapcsolatos jelenlegi kutatások három fő irányba koncentrálódnak:

• Integrált intelligens hibadiagnosztikai technológiák;

• Hálózatosított intelligens diagnosztikai rendszerek;

•  Adaptív intelligens diagnosztikai architektúrák.

2. Hibadiagnosztikai technológia 15 kV-os középfeszültségű kültéri vákuumos automatikus áramkör-ismétlezőkapcsolókhoz

A 15 kV-os középfeszültségű kültéri vákuumos automatikus áramkör-ismétlezőkapcsolók hibadiagnosztikai rendszere középfeszültségű légvezetékes vonalakon használt ismétlezőkapcsoló-vezérlők teljesítményének értékelésére lett kifejlesztve. Miután a „megszakító egység” csatlakozik az ismétlezőkapcsoló vezérlőjéhez, a rendszer szoftver segítségével különféle szimulált hibás áramokat injektál a vezérlőbe, és a vezérlő logikájának megfelelően kiváltja a megfelelő nyitó/záró műveleteket. A rendszer rögzíti a vezérlő reakcióját ezekre a szimulált áramváltozásokra, és szoftveres elemzéssel megvizsgálja, hogy a vezérlő helyesen azonosítja-e a hibás feltételeket, és megfelelő vezérlési lépéseket hajt-e végre a specifikációknak megfelelően.

Ez a diagnosztikai rendszer széles körű hibaszituáció-teszteket támogat, lehetővé téve a vezérlőhibák teljes automatizált felismerését. Különféle ismétlezőkapcsoló-modellel csatlakozik univerzális vagy testreszabott interfészek segítségével, és minden vezérlési és tesztelési funkciót kizárólagos elemző szoftver végrehajtásával hajt végre. A rendszer főbb jellemzői a következők:

• Nagypontosságú áramforrás: A rendszer nagy pontosságú, magas felbontású és megbízható áramforrást alkalmaz, amely valósághű szimulációt tesz lehetővé a hibás áramokról. A szoftveres szabályozás lehetővé teszi az áramparaméterek komplex hangolását – beleértve a hullámformát, amplitúdót, emelkedési időt, időtartamot és lecsengési időt –, valamint valós idejű megjelenítést az áramhullámokról és nagyságukról, így javítva az elemzési képességet.

• Univerzális interfész kialakítás: Egy szabványosított interfész igazi „csatlakoztass és menj” működést biztosít a terepen, lehetővé téve a zavartalan jelek és adatok átvitelét.

• Beépített TCC-görbe adatbázis: Az ampermásodperc jellemző (azaz idő-áram jellemző vagy TCC-görbe) meghatározza a hibajelenlési idő és a hibajel alapján történő visszafüggő kapcsolatot, beleértve a gyors és lassú TCC-görbéket is. Az elemző szoftver több standard TCC-görbe-könyvtárat tartalmaz, mint például a Cooper, IEEE (Egyesült Államok) és IEC szabványok, így lehetővé teszi a kényelmes összehasonlítást és diagnosztikai értékelést.

• Automatikus tesztadat elemzés: A rendszer automatikusan értelmezi a visszakapcsoló által visszaadott információkat, és azonnal megjeleníti az elemzési eredményeket, beleértve grafikus ábrázolásokat és jelentéseket, amelyek részletesen leírják a kikapcsolás, újrakapcsolás, zárolás és egyéb működési eseményeket.

3. Összegzés

A 15 kV MV külső vákuum automata visszakapcsolók hibaelhárítási technológiája hatékonyan fel tudja ismerni különböző anomáliákat, beleértve:

• Az azonnali újrakapcsolás hibáit;

• A standard TCC-görbék eltéréseit;

• A túlmenő áramerődés védelmének hibáit;

• Az újrakapcsolási intervallumok hibás időzítését;

• A bezáró zárolási mechanizmusok hibáit.

Ez a technológia jelentős lépést jelent a hagyományos ütemezett karbantartástól a fejlett állapotfüggő karbantartás felé a visszakapcsolók esetében. A vezérlő egység teljes körű elemzésének és diagnosztikájának engedélyezésével jelentősen növeli a visszakapcsolók állapotfigyelésének technikai képességeit, és létfontosságú szerepet játszik a hálózati kimaradások megelőzésében, valamint a hálózat megbízhatóságának biztosításában.